Разлика между вертикален и хоризонтален пренос на гени

Ключова разлика - вертикален срещу хоризонтален трансфер на гени
 

Генният трансфер се отнася до процеса, който прехвърля или обменя генетичен материал между организмите. ДНК, която носи функционални гени, се обменя между организмите, причинявайки промяна в геномния им състав. Може да се случи при два типа, наречени вертикален генен трансфер и хоризонтален трансфер на ген. Хоризонталният трансфер на гени се отнася до процеса, при който генетичен материал се прехвърля между несвързани индивиди. Вертикалният трансфер на ген се отнася до процеса, при който гените се прехвърлят от родител към тяхното потомство. Това е ключовата разлика между вертикалния и хоризонталния трансфер на гени. Вертикалният трансфер на гени е често срещан сред организмите, докато хоризонталният трансфер на гени е по-рядък.

СЪДЪРЖАНИЕ
1. Преглед и ключова разлика
2. Какво е вертикален трансфер на гени
3. Какво е хоризонтален трансфер на гени
4. Паралелно сравнение - вертикално срещу хоризонтално прехвърляне на гени
5. Резюме

Какво е вертикален трансфер на гени?

Вертикалният трансфер на ген е метод за прехвърляне на гени от родител към тяхното потомство. Тя може да възникне или чрез сексуално възпроизвеждане, или без асексуално възпроизвеждане, или чрез изкуствени механизми. Този процес е общ механизъм, който се случва между свързани организми. Геномите се предават от едно поколение на следващо поколение става чрез вертикален трансфер на гени в живите организми по естествен път. В програмите за размножаване на растения вертикално пренасяне на гени се извършва целенасочено за прехвърляне на важни гени в поколение F1. Две растения се кръстосват сексуално, за да смесят гените си и да преминат към следващото поколение. По този начин ценните характеристики могат да се съхраняват в потомството, позволявайки циркулация в бъдещите поколения.

При бактериите най-разпространеният метод за асексуално възпроизвеждане е бинарното делене. Бинарното делене води до две идентични бактериални клетки. Той е пример за вертикален метод на генен трансфер на бактерии. При хората болестта, наречена СПИН, се предава от майка майка на бебе поради вертикален трансфер на ген.

Фигура 01: Вертикален генен трансфер на бактерии по време на бинарно делене

Какво е хоризонтален трансфер на гени?

Хоризонталният пренос на ген е механизъм, при който генетичният материал се прехвърля между несвързани организми. Той също е известен като страничен трансфер на ген. Той се среща между различни геноми, като например между различни видове. Организмите придобиват различни характеристики чрез пренасяне на гени. Хоризонталният трансфер на гени е различен от прехвърлянето на гена от родител към потомство.

Хоризонталният пренос на ген се улеснява поради няколко вида ДНК, притежавани от организмите. Те са предимно подвижни генетични елементи като транспозони (скачащи гени), плазмиди (нехромозомна кръгова ДНК) и бактериофаги (бактерии, заразващи вируси). Това става чрез няколко механизма, както следва.

Хоризонтални механизми за трансфер на ген

Трансформация

Прокариотите са в състояние да поемат безплатно ДНК под формата на плазмиди специално.

Бактериална конюгация

 Режим на сексуално възпроизвеждане, който възниква между временно свързани две клетки. По време на конюгацията F плазмидите се прехвърлят от донор към реципиент, което води до трансфер на генетичен материал между два организма, както е показано на фигура 02. Това е основният механизъм, включващ хоризонтален трансфер на ген.

Трансдукция

Бактериофагът е в състояние да инжектира своята ДНК в бактерия при заразяване, което води до трансфер на ген между две бактерии по време на втората инфекция. Това става чрез два процеса, наречени генерализирана и специализирана трансдукция.

Използване на хоризонтален трансфер на гени

Хоризонталният трансфер на ген се използва в генното инженерство. Чуждата ДНК може да се рекомбинира или да се вмъкне в генома на реципиентния организъм при хоризонтален трансфер на ген. Тя позволява на получателите да придобият нови черти, важни за растежа и оцеляването. Хоризонталният трансфер на гени е изключително важен за адаптация и еволюция както на прокариоти, така и на еукариоти. Благоприятните черти се филтрират чрез естествен подбор и допринасят за еволюцията. Някои организми придобиват гени, които са ценни за адаптация и еволюция чрез хоризонтален трансфер на гени. Например, придобиването на антибиотично съпротивление от бактерии е резултат от хоризонтален трансфер на гени.

Хоризонталният трансфер на гени е най-предпочитан сред близко свързаните таксони, отколкото силно различни видове. Тя може да възникне и между бактерии, обитаващи една и съща микросреда.

Фигура 02: Хоризонтален генен трансфер на бактерии по време на конюгиране

Каква е разликата между вертикалния и хоризонталния трансфер на гени?

Вертикален срещу хоризонтален трансфер на гени
Вертикалният трансфер на ген се отнася до процеса, който чрез размножаване предава генетичен материал от родител на потомство.	Хоризонталният трансфер на гени се отнася до процеса, който пренася генетичен материал между несвързани организми.
методи
Тя може да възникне чрез сексуални, асексуални или изкуствени средства.	Трансформацията, трансдукцията и бактериалната конюгация са механизми, участващи в хоризонталния трансфер на гени.
явление
Това е общ процес.	Това е по-рядко срещан процес.
Зависимост от мобилната ДНК
Не зависи от подвижните генетични елементи.	Възможно е благодарение на подвижни ДНК елементи като транспозони, плазмиди, бактериофаги.

Обобщение - вертикален срещу хоризонтален трансфер на гени

Прехвърлянето на гени може да се случи между свързани и несвързани индивиди. Има два основни типа пренасяне на ген, наречени вертикален и хоризонтален. Вертикалното предаване на ген се случва от родител към потомство. По време на размножаването или кръстосването на растенията гените се прехвърлят от родителите в потомството. Хоризонтален трансфер на гени се случва между различни видове, които не са свързани. Не е възможно като вертикален трансфер на гени. Въпреки това, поради подвижните елементи на ДНК като плазмиди, скачащи гени и бактериофаги, гените обменят между организмите хоризонтално чрез конюгиране, трансдукция и трансформация. Хоризонталният пренос на ген е често срещан при бактериите и археите, отколкото еукариотите. Това е разликата между вертикалния и хоризонталния трансфер на гени.

справка:
1. Hotopp, Julie C. Dunning. „Хоризонтален трансфер на гени между бактерии и животни.“ Тенденции в генетиката: TIG. Национална медицинска библиотека на САЩ, април 2011 г. Web. 09 май 2017 г.
2. Роджърс, Кара. „Хоризонтален трансфер на ген.“ Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, вкл., 22 ноември 2016 г. Web. 09 май 2017. https://www.britannica.com/science/horizontal-gene-transfer
3. Lacroix, Benoît. "Прехвърляне на ДНК от бактерии към еукариоти." MBio. N.p., 12 юли 2016. Web. 09 май 2017 г.

С любезност на изображенията:
1. „Binary Fission 2“ от Ecoddington14 - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Binary_Fission.png (CC BY-SA 3.0) чрез Commons Wikimedia
2. „Съединяване“ от Adenosine - Собствена работа (CC BY-SA 3.0) през Wikimedia Commons